[发明专利]基于MIMO阵列合成孔径的高精度三维快速成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于MIMO阵列合成孔径的高精度三维快速成像方法，包括：

S1、向目标发送宽带信号，并接收所述宽带信号经过目标散射后得到的原始回波信号，其中，构建三维坐标系，以x方向表示MIMO阵列方向，y方向表示合成孔径方向，z方向表示距离向，所述原始回波信号为：

S(x_t，x_r，y，0，k)

其中，MIMO阵列的发射天线位于(x_t，y，z)处，接收天线位于(x_r，y，z)处，k为所述宽带信号不同发射频率所对应的波数，MIMO阵列合成孔径所在的平面的距离向位于z＝0处；

S2、通过对所述原始回波信号进行三维傅里叶变换以将所述原始回波信号变换到MIMO阵列方向以及合成孔径方向所对应的空间频率域，得到的原始空间谱的公式为：

其中，k_xt，k_xr，k_y分别表示x_t，x_r，y对应的空间频率域坐标；

S3、将所述原始空间谱结合相位偏移因子，确定总空间谱；以及

S4、根据所述总空间谱确定目标的成像函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S3包括：

S31、根据空间频率域的坐标关系将所述原始空间谱结合所述相位偏移因子，得到初始总空间谱；

S32、对所述初始总空间谱进行数据重排，并将重复的空间频率域坐标对应的空间谱能量进行叠加，得到总空间谱。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤S31中：

所述相位偏移因子为exp(jk_zz)，

式中

所述空间频率域的坐标关系包括k_x＝k_xt+k_xr；

所述初始总空间谱的公式为：S(k_xt，k_xr，k_y，z，k)＝S(k_xt，k_xr，k_y，0，k)·exp(jk_zz)，其中，z＝z_N，z_N为距离向z的N个实数取值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤S32中：

对所述初始总空间谱进行数据重排后得到的总空间谱的公式为：

S(k_x，k_y，z，k)＝S(k_xt，k_xr，k_y，z，k)_rearrange。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤S4包括：

S41、对所述总空间谱进行波数域积分，确定平均波数域总空间谱；以及

S42、对所述平均波数域总空间谱进行逆傅里叶变换，确定目标的成像函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述平均波数域总空间谱为

所述目标的成像函数为：

7.一种基于MIMO阵列合成孔径的高精度三维快速成像装置，包括：

存储器，用于存储指令；以及

处理器，用于根据所述指令，执行如权利要求1至6中的任一项所述的基于MIMO阵列合成孔径的高精度三维快速成像方法。